DE3923692A1 - Medizinisches geraet fuer den stoff- und/oder waermeaustausch - Google Patents
Medizinisches geraet fuer den stoff- und/oder waermeaustauschInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein medizinisches Gerät der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
In der Medizintechnik werden Stoffaustauschmodule und
Wärmeaustauschmodule für verschiedene medizinische An
wendungen benutzt. Beispiele sind Oxygenatoren zur An
reicherung des Blutes eines Patienten mit Sauerstoff,
Wärmetauscher zur Herabsetzung der Bluttemperatur eines
Patienten bei Operationen, Dialysatoren und Ultra
filtrationsmodule zur Blutreinigung, Detoxikations
module zur Entfernung giftiger Substanzen aus dem Blut
strom, Plasmapheresemodule zur Abfilterung von Blut
plasma und Gasaustauschmodule für die extracorporale
Oxygenation (ECMO) oder zum Eliminieren von CO2
(ECCOR).
Beim Stoff- und/oder Wärmeaustausch mit Blut sind das
Blut und das gasförmige oder flüssige Behandlungsmedium
durch eine Wand voneinander getrennt. Infolge von Rei
bung und anderen Strömungsverlusten tritt in dem Blut
system ein Druckverlust auf, der den Einsatz von Pumpen
zur Blutförderung erforderlich macht. Ein Stoffaus
tauschsystem besteht daher immer aus einer Pumpe und
der Behandlungseinheit. Dabei ist die Pumpe durch eine
Schlauchleitung mit der Behandlungseinheit verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein medizi
nisches Gerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
angegebenen Art zu schaffen, das ein kleines Füll
volumen hat und bei dem die Fremdkörperoberfläche, mit
der die zu behandelnde Flüssigkeit (Blut) in Kontakt
kommt, möglichst klein ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ange
gebenen Merkmalen.
Bei dem erfindungsgemäßen medizinischen Gerät ist die
Pumpe in die Behandlungseinheit integriert. Dies be
deutet, daß Pumpe und Behandlungseinheit in demselben
Gehäuse unmittelbar hintereinander angeordnet sind, so
daß keine Leitungsverbindung zwischen Pumpe und Behand
lungseinheit erforderlich ist. Bei der extracorporalen
Blutbehandlung, bei der die zu behandelnde Flüssigkeit
das Blut eines Patienten ist, wird das extracorporale
Blutvolumen so klein wie möglich gehalten, so daß die
dem Patienten vorübergehend entzogene Blutmenge gering
ist. Dies ist insbesondere im pädiatrischen Bereich,
also bei der Behandlung von Kindern, deren Körper nur
eine geringe Blutmenge hat, vorteilhaft. Das erfin
dungsgemäße Gerät bietet wegen des Verzichts auf eine
Schlauchleitung zwischen Pumpe und Behandlungseinheit
ferner den Vorteil, daß die Fremdoberflächen, mit denen
die zu behandelnde Flüssigkeit in Kontakt kommt, redu
ziert werden. Bei einem Kontakt von Blut mit Fremdober
flächen besteht die Gefahr der Ablagerung von Thromben.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß das medi
zinische Gerät für die Behandlung der Flüssigkeit so
kompakt und klein wie möglich ausgebildet werden
sollte und daß die benötigten Schlauchleitungen auf
ein Mindestmaß reduziert werden sollten, damit die
extracorporale Blutmenge und der Fremdoberflächen
kontakt der Flüssigkeit so gering wie möglich sind.
Das medizinische Gerät eignet sich insbesondere für die
Blutbehandlung, kann aber auch für die Behandlung
anderer Flüssigkeiten eingesetzt werden, beispielsweise
für die Behandlung von Infusionsflüssigkeiten, bevor
diese dem Körper des Patienten zugeführt werden. Bei
den auszutauschenden Stoffen kann es sich um gas
förmige, flüssige oder gelöste Stoffe handeln. Der
Stoffaustauschmechanismus kann sowohl auf Diffusion als
auch auf konvektivem Stofftransport (Filtration)
basieren. Die Behandlungseinheit kann auch ein Wärme
tauscher sein. Wärmetauscher werden hauptsächlich bei
Herz-Lungen-Maschinen eingesetzt, um den Patienten bei
der Operation zu kühlen, damit ein niedriger Sauer
stoffverbrauch des Patienten auftritt, oder um den
Patienten postoperativ wieder auf Normaltemperatur zu
erwärmen.
Das Gehäuse, das die Behandlungseinheit und mindestens
das Pumpenrad der Pumpe enthält, ist vorzugsweise eine
mit geringen Kosten hergestellte Einmal-Einheit, die
nach Gebrauch fortgeworfen wird. Auf diese Einmal-Einheit
kann die Antriebseinheit der Pumpe aufgesteckt
werden, um das Pumpenrad durch magnetische Kopplung
anzutreiben. Die Antriebseinheit kann daher mehrfach
verwendet werden, während das Gehäuse mit der Behand
lungseinheit und dem Pumpenrad ein Wegwerfartikel
bildet.
Die Behandlungseinheit ermöglicht einen Stoffaustausch
und/oder einen Wärmeaustausch zwischen der zu behan
delnden Flüssigkeit und dem Behandlungsmedium. Dabei
kann es sich um jede der eingangs angegebenen unter
schiedlichen Behandlungsarten handeln. Die Behandlungs
einheit kann daher mit Filterwänden, Membranwänden oder
Wärmeaustauschwänden versehen sein. Zweckmäßigerweise
ist sie als Rohr- oder Hohlfaserbündel ausgebildet. Im
Falle eines Wärmetauschers kann dieser eine übliche
Rohrspirale anstelle eines Rohrbündels enthalten.
Das die Pumpe und die Behandlungseinheit enthaltende
Gehäuse ist zweckmäßigerweise an einem stirnseitigen
Ende mit einem Flüssigkeitszulauf und an der entgegen
gesetzten Stirnseite mit einem Flüssigkeitsauslaß ver
sehen, so daß die zu behandelnde Flüssigkeit das Ge
häuse und die Behandlungseinheit in Längsrichtung
durchströmt. Das Behandlungsmedium wird einem Zulauf
anschluß zugeführt, der am Gehäuseumfang angeordnet
ist, und über einen Ablaufanschluß entnommen, der eben
falls am Gehäuseumfang angeordnet ist.
In dem Gehäuse können auch mehrere Behandlungseinheiten
untergebracht werden, die von der Flüssigkeit nach
einander durchströmt werden, beispielsweise ein Wärme
tauscher zum Kühlen von Blut und ein Oxygenator zur
Anreicherung des gekühlten Blutes mit Sauerstoff.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher
erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungs
form des medizinischen Gerätes, und
Fig. 2 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungs
form mit zwei hintereinander angeordneten Be
handlungseinheiten.
Das in Fig. 1 dargestellte medizinische Gerät weist ein
längliches Gehäuse 10 auf, dessen eine Stirnseite mit
einem Deckel 11 verschlossen ist. Im Deckel 11 ist der
Pumpenraum 12 ausgebildet, in dem das rotierende
Pumpenrad 13 untergebracht ist.
Der rohrförmige Körper 14 des Gehäuses 10 enthält die
Behandlungseinheit 15, bei der es sich um ein Hohl
faserbündel handelt. Die Hohlfasern 16 verlaufen in
Längsrichtung des Körpers 14 und ihre einen Enden
bilden die Begrenzung des Pumpenraumes 12. Am pumpen
seitigen Ende sind die Hohlfasern 16 in eine Dichtungs
schicht 17 eingebettet, die den Pumpenraum 12 gegen die
Umfangsflächen der Hohlfasern abdichtet, so daß
Flüssigkeit den Pumpenraum nur durch die Hohlfasern 16
hindurch verlassen kann.
Am entgegengesetzten Ende ist der Körper 14 mit einem
Deckel 18 verschlossen, in dem sich die die Hohlfasern
16 verlassende Flüssigkeit sammelt und der mit dem
Flüssigkeitsauslaß 19 versehen ist.
Die Behandlungseinheit 15 enthält koaxial zum Körper 14
ein Rohr 20, in welchem mit Lagern 21 die Welle 22 des
Pumpenrades 13 gelagert ist.
Der Flüssigkeitszulauf 23 befindet sich an einem
rüsselförmigen Ansatz 24 des Deckels 11. Dieser Ansatz
24 enthält einen Diffusorkanal 25, der auf das Zentrum
des Pumpenrades 13 gerichtet ist. Das rotierende
Pumpenrad 13 wirkt nach Art einer Zentrifugalpumpe,
indem es die Flüssigkeit radial nach außen treibt.
Durch die Umfangswand des Deckels 11 wird die Flüssig
keit axial in die Behandlungseinheit 15 hinein umge
lenkt.
Auf den Ansatz 24 des Deckels 11 ist die Antriebs
einheit 26 der Pumpe aufgesteckt. Diese Antriebseinheit
ist ein ringförmiger Motor, der einen ebenfalls ring
förmigen Rotor 27 in Drehung versetzt. Der Rotor 27 ist
mit den Primärmagneten 28 einer Magnetkupplung 30 ver
bunden. Die Sekundärmagnete 29 der Magnetkupplung 30
sind an einem ringförmigen Ansatz des Pumpenrades 13
befestigt und befinden sich somit im Inneren des
Deckels 11. Bei rotierendem Rotor 27 nehmen die Primär
magnete 28 die Sekundärmagnete 29 mit, so daß die An
triebskraft durch die Wand des Deckels 11 hindurch auf
das Pumpenrad 13 übertragen wird. Die Antriebseinheit
26 bildet zusammen mit den Primärmagneten 28 eine sepa
rate Einheit, die beliebig oft auf den Ansatz des
Deckels eines Gehäuses aufgesteckt werden kann, um das
im Gehäuse befindliche Pumpenrad anzutreiben.
Der Zulaufanschluß 31 und der Ablaufanschluß 32 für das
Behandlungsmedium befinden sich an entgegengesetzten
Enden der Umfangsfläche des Körpers 14 und diese An
schlüsse sind so angeordnet, daß das Behandlungsmedium
die Behandlungseinheit 15 im Gegenstrom zu der zu be
handelnden Flüssigkeit durchströmt. Das Behandlungs
medium strömt außen an den Hohlfasern 16 entlang,
während im Inneren der Hohlfasern die zu behandelnde
Flüssigkeit fließt.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung kann beispiels
weise als Oxygenator benutzt werden. Hierbei besteht
das Material der Hohlfasern 16 beispielsweise aus Poly
propylen, Silicon oder PTFE. Bei einer Behandlungs
einheit, die für die Dialyse geeignet ist, kann als
Hohlfasermaterial Cuprophan verwendet werden.
Durch geeignete Wahl des Materials der Behandlungs
einheit und des Behandlungsmediums können unterschied
liche Stoffaustauschmechanismen realisiert werden, bei
spielsweise Diffusion oder Filtration. Durch geeignete
Druckerhöhung in der Pumpe können auch Diffusion und
Filtration kombiniert werden.
Das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 entspricht weit
gehend dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1, so daß die
nachfolgende Erläuterung sich auf die zusätzlich vor
handenen Komponenten beschränkt. Das Gehäuse 14a ist
gemäß Fig. 2 so ausgebildet, daß es zwei unterschied
liche Behandlungseinheiten 15 und 15a hintereinander
enthält, die sich an den Pumpenraum 12 unmittelbar an
schließende Behandlungseinheit 15a ist ein Wärme
tauscher aus zahlreichen Wärmetauscherrohren aus gut
wärmeleitendem Material, beispielsweise Aluminium,
Stahl, Nickel oder auch Kunststoff. Diese Wärmetauscher
rohre 16 werden von dem Blut durchströmt und gelangen
in einen zwischen den Behandlungseinheiten 15a und 15
vorgesehenen ringförmigen Sammelraum 34. Die Außen
seiten der Wärmetauscherrohre 16a werden von einem Be
handlungsmedium durchströmt, das dem Zulaufanschluß 31a
der Behandlungseinheit 15a zugeführt wird und durch den
Ablaufanschluß 32a abgeführt wird. Die Behandlungs
medien der beiden Behandlungseinheiten 15a und 15 sind
voneinander getrennt, während die zu behandelnde
Flüssigkeit von dem Inneren der Wärmetauscherrohre 16a
über den Sammelraum 34 in die Hohlfasern 17 der nach
folgenden Behandlungseinheit 15 strömen kann. Diese
Behandlungseinheit 15 ist in gleicher Weise ausge
bildet, wie die in Fig. 1 dargestellte Behandlungs
einheit 15.
Die in Fig. 2 dargestellte Doppeleinheit eignet sich in
erster Linie als Herz-Lungen-Maschine, wenn die Behand
lungseinheit 15 als Oxygenator ausgebildet ist. Die
Kapillaren der Wärmetauscherrohre sind im Durchmesser
größer als diejenigen des Oxygenators, um den zusätz
lichen Druckverlust gering zu halten. Dadurch, daß
beide Behandlungseinheiten 15 und 15a zusammen mit dem
Pumpenlaufrad in einem einzigen Gehäuse untergebracht
sind, entsteht eine Herz-Lungen-Maschine mit kleinst
möglichen Abmessungen, die als Wegwerfartikel ausge
bildet ist und mit der aufsteckbaren Antriebseinheit 26
versehen werden kann.
Claims (13)
1. Medizinisches Gerät für den Stoff- und/oder Wärme
austausch zwischen einer Flüssigkeit und einem
Behandlungsmedium, mit einer Behandlungseinheit
(15), die getrennte Kanäle für die Flüssigkeit und
das Behandlungsmedium aufweist, und mit einer die
Flüssigkeit durch die Behandlungseinheit (15)
treibenden Pumpe,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Behandlungseinheit (15) und die Pumpe ge
meinsam in einem langgestreckten Gehäuse (10)
hintereinander angeordnet sind.
2. Medizinisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß an dem pumpenseitigen Ende des
Gehäuses (10) ein Pumpenraum (12) vorgesehen ist,
welcher durch die Behandlungseinheit (15) begrenzt
ist.
3. Medizinisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Pumpe ein in einem
Pumpenraum (12) des Gehäuses (10) drehbares
Pumpenrad (13) aufweist.
4. Medizinisches Gerät nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Pumpenrad (13) über eine
Magnetkupplung (30) mit einem angetriebenen Rotor
(27) gekuppelt ist.
5. Medizinisches Gerät nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Rotor (27) Bestandteil einer
von dem Gehäuse (10) abnehmbaren separaten An
triebseinheit (26) ist.
6. Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungs
einheit ein Dialysator ist.
7. Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungs
einheit ein Filter ist.
8. Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungs
einheit eine Gasaustauschvorrichtung ist.
9. Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Behand
lungseinheit ein Wärmetauscher ist.
10. Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Behand
lungseinheiten (15, 15a) in demselben Gehäuse
hintereinander angeordnet sind, wobei jede Behand
lungseinheit am Gehäuseumfang einen Zulaufanschluß
(31, 31a) und einen Ablaufanschluß (32, 32a) für das
Behandlungsmedium aufweist.
11. Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungs
einheit (15, 15a) aus einem Rohr- oder Hohlfaser
bündel besteht.
12. Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß an der pumpen
seitigen Stirnseite des Gehäuses (10) ein Flüssig
keitszulauf (23) und an der entgegengesetzten
Stirnseite ein Flüssigkeitsauslaß (19) angeordnet
ist.
13. Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenrad (13)
der Pumpe in einer rohrförmigen Halterung (20) der
Behandlungseinheit (15) gelagert ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3923692A DE3923692A1 (de) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | Medizinisches geraet fuer den stoff- und/oder waermeaustausch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3923692A DE3923692A1 (de) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | Medizinisches geraet fuer den stoff- und/oder waermeaustausch |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3923692A1 true DE3923692A1 (de) | 1991-01-24 |
Family
ID=6385260
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3923692A Ceased DE3923692A1 (de) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | Medizinisches geraet fuer den stoff- und/oder waermeaustausch |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3923692A1 (de) |
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